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煤礦機電設(shè)備管理資源投入研究論文
摘要:為了提高煤礦機電設(shè)備管理資源配置效率，降低機電事故損失，本文進行了優(yōu)化模型的構(gòu)建，構(gòu)建時約束為資源投入，目標(biāo)為機電事故損失最低，構(gòu)建后利用逆優(yōu)化方法，轉(zhuǎn)化原模型，變?yōu)槟鎯?yōu)化模型，再求出解，獲得最優(yōu)解，同時，利用實例驗證本文逆優(yōu)化模型及方法構(gòu)建的有效性，旨在為實際應(yīng)用提供參考。
關(guān)鍵詞:煤礦;機電設(shè)備;管理;資源投入;逆優(yōu)化方法
現(xiàn)階段，機電設(shè)備投入已經(jīng)超過生產(chǎn)成本的50%，使機電設(shè)備投入成為重要的生產(chǎn)投資組成部分。但與此同時，機電事故仍舊占據(jù)全部煤礦事故的較大比重，所以，煤礦生產(chǎn)企業(yè)必須要積極優(yōu)化機電設(shè)備管理資源配置，不斷提高設(shè)備使用性能，并增強設(shè)備使用的安全性。逆優(yōu)化方法是目前較為適合的優(yōu)化煤礦機電設(shè)備管理資源投入的方法，可使優(yōu)化需求得到充分滿足。
1煤礦機電設(shè)備管理資源配置優(yōu)化中逆優(yōu)化
方法應(yīng)用的可行性目前，機電設(shè)備管理資源配置方法多數(shù)屬于線性規(guī)劃方法，而在優(yōu)化資源配置算法方面，主要采用動態(tài)規(guī)劃、遺傳算法、啟發(fā)式算法等。從實際應(yīng)用結(jié)果來看，煤炭企業(yè)在進行機電設(shè)備資源配置及優(yōu)化工作時，呈現(xiàn)出明顯動態(tài)化特點，由此，上述資源配置及優(yōu)化方法并不能使其需求得到充分滿足。另外，現(xiàn)有資源配置及優(yōu)化方法的目標(biāo)為成本最低或效益最大，配置資源在子系統(tǒng)間進行，并不能對已有資源做出合理調(diào)整，無法最大化滿足整體需求，因而優(yōu)化效果并不理想。1992年，Burton等人提出逆優(yōu)化問題，該問題提出的基礎(chǔ)為網(wǎng)絡(luò)中逆向優(yōu)化最短路問題。隨后，國內(nèi)外眾多學(xué)者開始研究逆優(yōu)化問題，并嘗試構(gòu)建逆優(yōu)化模型，在構(gòu)建逆優(yōu)化模型時，采用的方法主要為逆數(shù)據(jù)包絡(luò)分析、多目標(biāo)規(guī)劃、雙層優(yōu)化。近年來，資源配置問題解決過程中開始采用逆優(yōu)化算法，解決效果相對較為理想。已有研究及實踐表明，利用逆優(yōu)化方法進行資源配置及優(yōu)化時，通過對模型參數(shù)做出調(diào)整，可以有效滿足動態(tài)需求。由此看來，逆優(yōu)化方法應(yīng)用到煤礦機電設(shè)備管理資源配置優(yōu)化中的可行性非常強。
2煤礦機電設(shè)備管理資源投入的逆優(yōu)化方法
2．1構(gòu)建模型。
2．1．1構(gòu)建機電設(shè)備管理資源投入模型。
機電設(shè)備是煤礦開采期間使用的設(shè)備之一，其類型包含兩種，一種為機械設(shè)備，另一種為電氣設(shè)備。煤礦機電設(shè)備通常成本較高，會嚴(yán)格要求安全和作業(yè)環(huán)境，基于此種特點，研究管理資源配置問題時，為能合理構(gòu)建指標(biāo)，劃分投入指標(biāo)過程中，可以功能差異作為標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)劃分后，共有4個投入指標(biāo)［1］:①安全運行投入x1，該項投入指標(biāo)的具體內(nèi)容包含人員培訓(xùn)投入、人員管理投入、水電資源投入等，用于保障設(shè)備的安全運行;②維護保養(yǎng)投入x2，該項投入指標(biāo)具體內(nèi)容包含建立并落實機電設(shè)備維修保養(yǎng)制度、機電設(shè)備定期檢查、保養(yǎng)耗材等;③設(shè)備維修投入x3，該項投入指標(biāo)的具體內(nèi)容包含培訓(xùn)維修人員、定期檢修機電設(shè)備、購買設(shè)備備件等;④改造更新投入x4，機電設(shè)備與經(jīng)濟、技術(shù)要求不滿足時，局部改造或替換、購買及安全新型設(shè)備的投入均是該項投入的主要內(nèi)容。根據(jù)煤礦生產(chǎn)的特點，本文構(gòu)建目標(biāo)函數(shù)時，目標(biāo)確定為機電事故損失最小化。同時，生產(chǎn)過程中，表述投入－產(chǎn)出關(guān)系的常用函數(shù)為柯布－道格拉斯生產(chǎn)函數(shù)，所以本文近似模擬機電設(shè)備管理資源投入與機電事故損失最小化的關(guān)系時，即采用該函數(shù)模型，并將管理資源配置模型建立起來，求出最優(yōu)的配置管理資源的方案，最大化的降低機電事故損失［2］。在一定范圍內(nèi)，各投入指標(biāo)需要發(fā)揮出其最佳效果，如果投入過低，效應(yīng)將不能充分發(fā)揮，而投入過高，不僅浪費資源，且其他指標(biāo)會出現(xiàn)投入不足問題，因此，此一定范圍即為需求滿足基礎(chǔ)上的指標(biāo)投入上下限，用s．t．bi≤mi(i=1，2，3，4)表示。煤炭企業(yè)管理機電設(shè)備過程中，各個指標(biāo)之間會產(chǎn)生影響、調(diào)節(jié)作用，幾項指標(biāo)可能會同時影響某一項指標(biāo)，同時，幾項指標(biāo)總投入也會對整體管理資源投入效果產(chǎn)生影響，為使系統(tǒng)整體需求得到滿足，需在相互關(guān)系基礎(chǔ)上，設(shè)置某幾項指標(biāo)投入的下限，表示為bh≤(x1+x2+…xh)。此外，為保證企業(yè)整體利益，還要進行總上限的設(shè)置，即x1+x2+x3+x4≤C。
2．1．2構(gòu)建逆優(yōu)化模型。
實際生產(chǎn)過程中，各種資源投入時均會存在一定彈性，與運算最優(yōu)解相比，模型可行解或非可行解更為適合情況下，反映出模型原有的約束條件與實際需求不相符的問題，需調(diào)整各項資源的投入。實際作業(yè)時，最優(yōu)解為xi*(i=1，2，3…n)，因約束條件需要做出適當(dāng)?shù)臈l件，所以改變b和m，變?yōu)閎*、m*，令bi*=bi+σi－βi、mi*=mi+ηi－γi，其中，bi、mi的增量、減量分別為σi≥0、βi≥0、ηi≥0、γi≥0，目標(biāo)函數(shù)選擇總體變化最小，據(jù)此即可將逆優(yōu)化模型建立起來。
2．2應(yīng)用實例。
以某煤業(yè)集團下屬煤礦為例，分析上述逆優(yōu)化模型構(gòu)建的有效性。該煤礦生產(chǎn)能力為0．22Mt/a，預(yù)計有324萬t的開采儲量，以18年作為該煤礦的服務(wù)年限。從資產(chǎn)價值看，該煤礦機電設(shè)備共值114．6億元，每年最多要投入980萬元的管理費用。
2．2．1構(gòu)建模型。
按照上述條件，利用Minitab軟件，回顧性分析該煤礦2009年至2016年的機電設(shè)備管理投入費用、機電事故損失費用，同時，與其投入計劃相結(jié)合，完成優(yōu)化模型的構(gòu)建。在構(gòu)建的模型中，主要包含:①求解各項指標(biāo)(x1，x2，x3，x4)投入最優(yōu)的管理資源配置方案，并最大化降低機電事故損失;②x1，x2，x3，x4的投入上限、下限分別為285－335萬元、130－166萬元、245－300萬元、229－256萬元;③x1+x2、x2+x3、x3+x4、x1+x2+x3、x2+x3+x4的總投入至少要達到482萬元、380萬元、458萬元、745萬元、630萬元;④這4項指標(biāo)的總投入要控制在980萬元以內(nèi)。隨后，轉(zhuǎn)化該模型，使其變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)形式，同時，求解在Matlab遺傳算法工具箱輔助下進行，迭代94次后，模型獲得最優(yōu)解的條件為4項治療分別投入323．308萬元、165．327萬元、261．563萬元、229．802萬元，此時模型解為120．99萬元。由生產(chǎn)實踐可知，這四項指標(biāo)分別投入180萬元、220萬元、411萬元、179萬元時，與模型最優(yōu)解相比，進一步降低了機電事故損失，降低幅度達9．85%。這說明，原模型與實際需求并不相符，需對約束條件利用逆優(yōu)化方法調(diào)整，以使優(yōu)化效果最佳。按照本文理論方法建立逆優(yōu)化模型，并將上述指標(biāo)投入值輸入Matlab中，獲得新的模型。
2．2．2結(jié)果分析。
(1)安全運行方面。原模型時，該指標(biāo)投入下限為285萬元，利用逆優(yōu)化方法優(yōu)化后，投入下限降低到176．815萬元。經(jīng)調(diào)查，該煤礦十分重視操作人員的培訓(xùn)教育工作，但實際開展過程中，由于未能明確分工，導(dǎo)致冗余大量人員，同時，能源浪費問題也明顯存在。基于此種現(xiàn)狀，分工要科學(xué)開展，以使操作人員數(shù)量適當(dāng)減少，并以節(jié)能減排等方法降低能源消耗，促進運行投入減少。
(2)維護保養(yǎng)方面。原模型時，機電設(shè)備用于維護保養(yǎng)的投入上限為166萬元，經(jīng)優(yōu)化后，提高到221．1317萬元。該指標(biāo)投入上限的升高，說明該煤礦在使用機電設(shè)備過程中并未徹底落實定期檢查與潤滑保養(yǎng)制度，導(dǎo)致疲勞運行的機電設(shè)備數(shù)量眾多。為避免機電事故的發(fā)生，維護保養(yǎng)力度必須要加大，定期開展?jié)櫥ｐB(yǎng)工作，以減少安全隱患，保證機電設(shè)備運行狀態(tài)良好。
(3)設(shè)備維修方面。原模型時，維修機電設(shè)備的投入上限為300萬元，優(yōu)化后，提高了114．1437萬元，達到414．1317萬元。因優(yōu)化后該指標(biāo)投入上限升高，因此，對該煤礦的機電設(shè)備維修工作展開調(diào)查、分析，結(jié)果顯示，盡管該煤礦頻繁的進行機電設(shè)備維修工作，但存在未能徹底維修、未全面落實維修計劃的問題，而且為降低成本，較少更換損壞部件，造成機電設(shè)備頻繁發(fā)生故障。為了解決此問題，逆優(yōu)化后，提高了機電設(shè)備的維修投入，并建立完善的維修監(jiān)督機制、定期考核機制，促進維修質(zhì)量的提高，同時還規(guī)定該煤礦要及時更換損壞部件，避免故障的發(fā)生。
(4)更新改造方面。原模型時，更新改造投入下限為229萬元，優(yōu)化后，投入下限變?yōu)?77．1437萬元。該煤礦管理機電設(shè)備過程中，十分注重更新改造工作，但由于僅采取了更換廢舊設(shè)備的措施，導(dǎo)致出現(xiàn)高投入、低效益的問題。對此，應(yīng)糾正該煤礦的認(rèn)識，讓其正確認(rèn)識何為更新改造，從而減少該項工作的投入。
(5)安全運行及維護保養(yǎng)方面。煤礦機電設(shè)備的安全運行緊密聯(lián)系著維護保養(yǎng)工作，因此，還需要對二者的總投入做出嚴(yán)格的控制。原模型時，這兩項指標(biāo)的總投入下限高達482萬元，經(jīng)優(yōu)化后，投入下限重新設(shè)定為399．62萬元。該煤礦為了保證機電設(shè)備運行的安全性，投資相應(yīng)管理資源時力度較大，但卻并未重視與此息息相關(guān)的維護保養(yǎng)投入，不僅導(dǎo)致存在資源浪費問題，也無法獲得資源投入后的預(yù)取目標(biāo)。因此，該煤礦應(yīng)在將維護保養(yǎng)重視程度顯著提升的基礎(chǔ)上，通過合理協(xié)調(diào)二者投入比例，使總投入適當(dāng)減少。
3結(jié)論
本文優(yōu)化配置煤礦機電設(shè)備管理資源時，應(yīng)用了逆優(yōu)化方法，通過逆優(yōu)化模型的建立，合理設(shè)置各項資源投入的上下限，實現(xiàn)總的資源投入不增加基礎(chǔ)上對各項管理資源進一步的優(yōu)化配置，促進管理效率及管理質(zhì)量有效提高，保障機電設(shè)備的平穩(wěn)運行，且能最大化的減少機電事故損失，提高煤炭生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟效益。
參考文獻:
�。�1］于杰．加強煤礦機電管理的探討［J］．機械管理開發(fā)，2017，32(5):153－154．
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